论文总字数：8560字

摘 要

关键词：智能台灯，单片机，红外测距传感器，光敏传感器

Abstract:Desk lamps,as an indispensable part of smart homes,are developing toward the direction of intelligence.Given the current low intelligence of the desk lamp,I design a smart desk lamp based on MCU.The lamp is controlled by MCU and is mainly composed of an infrared distance measuring sensor,a photosensitive sensor,a buzzer,and a lighting control circuit.The intelligent desk lamp uses the infrared distance sensor to detect the distance to achieve the purpose of correcting the sitting posture.Besides,it use the photosensitive sensor --adjust the resistance of the photosensitive resistor according to the ambient light brightness,to achieve the function of automatic adjustment of the light and achieve the best lighting effects finally.The test results show that the lamp is easy to operate and has a certain degree of practicality.

Keywords:smart desk lamp,MCU,infrared distance sensor,photosensitive sensor

目 录

1 绪论 6

1.1课题背景 6

1.2研究现状 6

1.3研究内容 6

2 总体方案设计 7

2.1系统框图 7

2.2元器件选型 7

3 硬件设计 8

3.1红外测距电路 8

3.2光敏传感器电路 9

3.3单片机最小系统 10

3.4灯光控制电路 11

4 软件设计 12

4.1编程语言选择 12

4.2 Keil c开发工具 12

4.3程序流程图 13

5 系统测试 14

5.1问题及解决方案 15

5.2测试结果 15

结论 16

参考文献 17

致 谢 18

附件 19

1 绪论

1.1 课题背景

科技发展必然会带来一系列生活上的改变，比如说智能照明工具，照明工具的智能化发展不仅给我们的生活带来了便捷，还使得我们在能源利用上更加节约有效。当然智能控制理论的深入和现代智能的研究必然导致电器智能化，当单片机和控制理论结合并且成功运用到家庭照明中时，家庭照明又一次发生了改变，变的更加人性化，更加合理化。同样我们的台灯也要走向智能化，走向人性化。

1.2 研究现状

台灯是人们生活中经常用的，一般用来照明当然还有一些化学功用。它的形状可能是千奇百怪，有一连串的灯泡结合成的，有单单的站立式台灯，还有的注入一定模型的彩色台灯等。它的工作原理主要是聚光，让光线从一处发出便于生活和工作。一般台灯用的灯泡是节能灯泡或者发光二极管，应急照明还用到应急灯（停电时接通照明）。

市场上的台灯可谓各式各样，大多数还是手动开关的日光灯或者发光二极管，它们都是接在家用220v交流电上。但是使用这类台灯必然会存在一些问题，一是需要人去开关，这样一来当人离开后忘记关灯就会带来不必要的浪费，虽然现在开关保护措施做得很好，但还是会有一定的危险性；二是我们都知道日光灯开启的时候会有闪烁现象，这会一定程度上给我们的眼睛带来损坏；三是这些台灯不能根据灯光强弱去调节自己的亮度，这会给我们的视觉造成一定压力以及视觉疲劳。现在市面上的 5v的台灯还不是很多当然加入了智能因素的就更少了，我们的智能台灯可以根据环境光的亮度自我调节台灯亮度。

1.3 研究内容

设计一款基于单片机的智能台灯。所设计的台灯以单片机为主控单元，并且利用红外光电传感器测距和光敏传感器调光，实现纠正坐姿和自动调节光线强弱的功能。

2 总体方案设计

2.1 系统框图

如图2-1，该系统由红外测距传感器进行距离检测，并且将结果反馈到单片机中，单片机再根据反馈结果调控蜂鸣器报警电路，实现坐姿矫正功能。再由光敏传感器将环境光的判断结果发送到单片机，单片机根据判断结果调控灯光控制电路，实现自动调光功能。单片机的正常运行还需要单片机最小系统支撑。

单片机

红外测距传感器

光敏传感器

蜂鸣器报警电路

灯光控制电路

图2-1 智能台灯系统框图

2.2 元器件选型

2.2.1 红外测距传感器

红外测距利用红外光传播可逆并且不扩散原理，当遇到障碍物的时候红外光会沿着传播方向原路返回，那么就可以通过这来回需要的时间计算出距离。市场上普遍的是日本夏普公司GP2D12红外测距传感器，该传感器精度高测距范围广，该测距范围在20-100cm，但是由于台灯的测距范围在10-30cm所以放弃该传感器 。而我国中亚电气公司生产的E18-D50NK的红外光电开关，该测距范围在15-50cm，考虑成本及适用性，选择该传感器。

2.2.2 光敏传感器

利用光敏电阻来感应光线的变化，通过比较器与负极设置好的光照阈值进行比较，将模拟信号转换成了单片机能够识别的高低信号。市面上普遍使用光照传感器来判断光照强度是否超过阈值从而改变光线强弱。相对于光敏传感器的价格，光敏电阻更加便宜，从经济角度考虑，选择使用光敏传感器。

2.2.3 单片机

采用AT89C51单片机为主控制器。AT89C51采用MCS-51内核，是一种低功耗、高性能，具有8K字节系统可编程Flash存储器。由于内部多了一个EEPROM空间，可以串口下载程序，指令执行速度快一倍。引脚功能丰富，制作成本低，适合于本系统的设计。而市场上PLC作为主控制器，PLC是一种可编程的存储器，设备操作灵活、可靠性高、功能强大，工作速度快，执行指令时间短。PLC基于电子计算机，并不等同于普通计算机，还要考虑信息的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题。但是考虑到本系统操作简单，还有PLC的成本非常大，所以放弃PLC选择使用AT89C51单片机。

2.2.4 灯光控制电路

采用晶体管功率放大电路。通过利用PNP型和NPN型三极管线性放大功能，对电路进行功率放大，采用PWM调光方式，并且通过占空比自动可变方式，以实现LED的自动调光。PWM方式并没有改变LED导通时的电流值，而只是改变了其一段时间内的平均电流，因此LED的色温不受影响。

3 硬件设计

该设计主要由红外测距电路、光敏传感器电路、蜂鸣器、灯光控制电路、单片机最小系统组成，并且通过上面方案探讨作出了合理选择，采用E18-D50NK的红外光电开关的测距，光敏电阻来检测光照强度的变化，蜂鸣器报警，光照控制电路控制台灯亮灭，AT89C51单片机作为中央处理器控制整个电路。

3.1 红外测距电路

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